【摘 要】
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香菇(Lentinus edodes)又名冬菇,是世界上的产量第二大的食用菌种类,目前我国的鲜香菇的产量与消费量均稳居世界首位。生产上香菇多采用低温贮藏的方式延长贮藏期,然而与果蔬相比,香菇子实体菇盖表面结构相对较为疏松且无蜡质层保护,低温高湿的贮藏环境极易导致菇盖表皮褐变的发生,进而导致其商品价值严重下降。香菇采后褐变虽已成为亟需解决的关键产业问题之一,但其褐变调控机制与其他园艺产品相比仍存在较
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(32102053、32072647); 山西省应用基础研究计划项目(201901D211380); 山西省高等学校科技成果转化培育项目(2020CG024);
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香菇(Lentinus edodes)又名冬菇,是世界上的产量第二大的食用菌种类,目前我国的鲜香菇的产量与消费量均稳居世界首位。生产上香菇多采用低温贮藏的方式延长贮藏期,然而与果蔬相比,香菇子实体菇盖表面结构相对较为疏松且无蜡质层保护,低温高湿的贮藏环境极易导致菇盖表皮褐变的发生,进而导致其商品价值严重下降。香菇采后褐变虽已成为亟需解决的关键产业问题之一,但其褐变调控机制与其他园艺产品相比仍存在较大差距。血红素过氧化物酶(Heme peroxidases,HP)是真核生物中一类以羟高铁血红素为辅基的过氧化物酶,在真核生物中该酶能催化过氧化氢、氧化酚类和烃类氧化产物产生色素物质,可能是香菇采后褐变发生的关键因子。MYB是真菌中最大的一类转录因子,其广泛参与了丝状真菌代谢产物合成和抗逆境等多种生物学过程,但其在香菇采后褐变中的转录调控机制尚不清晰。为此,本研究以香菇‘农香一号’子实体为研究对象,在通过理化因子分析明确香菇采后褐变发生过程的基础上,对香菇采后褐变进程中LeMYB转录因子对LeHP基因的转录调控机制进行了较为系统的研究,研究结果将会为香菇采后褐变发生机制的深入解析提供重要参考。主要研究结果如下:(1)在香菇贮藏期间,对香菇的各种理化因子进行了测定,结果如下:香菇菌盖和菌肉的L*值在贮藏期间均呈现下降趋势,菌盖颜色由浅棕色转变为棕黑色,结果表明菌盖颜色变化趋势可以作为香菇褐变过程的生理表型;子实体的相对电导率由18.86%增加至57.96%,膜脂过氧化产物MDA含量由9.9 nmol/mg增加至78.2 nmol/mg,结果表明香菇在贮藏期间膜透性逐渐增加,从而加速了香菇衰老进程;通过测定POD酶、PPO酶和SOD酶的活性,三种抗氧化酶活性在贮藏期间均有升高,这三种酶和香菇褐变均有一定的相关度,POD酶活更为活跃,这一结果表明过氧化物酶可能与香菇菌盖的褐变过程存在紧密关联。(2)通过全基因组分析从香菇中鉴定并克隆了3个LeHP基因,分别命名为LeHP1、LeHP2和LeHP3,蛋白保守结构域预测、系统发育分析以及同源序列比对结果表明所克隆的3个LeHP基因为典型的包含血红素结合位点的过氧化物酶基因。结合全基因组分析和荧光定量PCR,从香菇中鉴定并克隆了2个在香菇采后贮藏期间显著上调表达的MYB转录因子基因,分别命名LeMYB194和LeMYB594;通过烟草叶片瞬时表达试验确定LeMYB194和LeMYB594为细胞核蛋白,符合转录因子一般特征。(3)将2个MYB基因的编码序列构建至表达载体,采用原核表达和纯化的方法获得了可溶性LeMYB194和LeMYB594蛋白,以LeHP1、LeHP2和LeHP3基因启动子序列为模板设计了冷探针、突变探针和生物素标记探针,通过凝胶迁移阻滞试验(Electrophoretic Mobility Shift Assay,EMSA)确定LeMYB194和LeMYB594转录因子可以特异性绑定LeHP1、LeHP2和LeHP3基因启动子。分别以搭载LeMYB194和LeMYB594基因编码序列的表达载体为Effector,以搭载LeHP1、LeHP2和LeHP3基因启动子序列的双元报告载体为Reporter进行瞬时表达发现,LeMYB194和LeMYB594转录因子均能转录激活LeHP2和LeHP3基因的表达,表明其可直接参与香菇采后褐变发生过程。
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